기계공학부

BB탄으로 혁신하다: 국민대 기계공학부, 전국학생설계경진대회 금상 수상

 대한기계학회가 주최한 “제14회 전국학생설계경진대회 (KSCDC 2024)”에서 국민대학교 기계공학부 학생들(전영찬, 김민진, 박보형, 배준혁, 안상혁)이 기존 3D 프린터의 단점을 혁신적으로 개선한 설계를 출품하여 금상을 수상했다. 이번 대회는 기계공학 기술 발전과 창의적 인재 육성을 목표로 하며, 전국 대학생과 고등학생들이 참여해 설계 능력과 창의성을 겨루는 자리로, 우리 사회 문제를 해결할 수 있는 다양한 기계공학 기술이 공모 주제로 선정되었다.

 국민대 팀이 출품한 작품은 기존의 선형 필라멘트 대신 구형 필라멘트를 사용하는 새로운 방식의 3D 프린터다. BB탄을 필라멘트로 활용한 이 방식은 경제성과 실용성을 동시에 갖췄으며, 하나의 노즐에서 다양한 색상을 출력할 수 있는 장점을 제공한다. 또한 기존 3D 프린터에서 흔히 발생하는 애매하게 남은 필라멘트의 낭비를 줄일 수 있어 심사위원들로부터 높은 평가를 받았다.

 아이디어의 시작은 팀장이 자작자동차 동아리 활동 중 3D 프린터를 자주 사용하며 느꼈던 불편함에서 비롯되었다. 필라멘트를 아껴 사용할 방법을 고민하던 중 구형 필라멘트를 활용하는 아이디어를 떠올렸고, 이를 실현하기 위해 팀원들과 함께 기획 및 제작을 시작했다. 설계 과정에서 가장 큰 도전은 구형 필라멘트를 일정하게 밀어주는 힘을 계산하고, 모터의 스펙에 맞는 기어비를 조정해 일정한 출력이 가능하도록 설계를 최적화하는 일이었다. 이를 해결하기 위해 시뮬레이션 프로그램을 사용해 출력에 필요한 적정 힘을 계산하고, 직접 제작과 실험을 반복하며 설계의 완성도를 높였다.

 5명으로 구성된 팀은 설계, 제작, 제어, 실험, 자료수집 등의 역할을 나누어 맡아 유기적으로 협력했다. 설계 담당자가 3D 모델링을 마치면 제작팀이 이를 실제로 구현하고, 실험팀이 필요한 데이터를 분석해 제어팀과 공유하는 방식으로 진행되었다. 피드백은 주말마다 팀원들이 모여 진행했으며, 모두가 각자의 역할을 넘어 필요한 업무를 함께 해결하며 대회 준비를 이어갔다.

 이번 설계는 기존의 분말 기반 출력 방식이나 여러 노즐을 사용하는 3D 프린터와 차별화된 기술을 선보였다. BB탄을 활용한 구형 필라멘트는 기존 필라멘트보다 저렴하면서도 동일한 재질을 사용해 가격 경쟁력을 확보했으며, 3D 프린터로 개조에 필요한 부품을 제작할 수 있어 일반 사용자들도 손쉽게 활용할 수 있다는 점이 큰 강점으로 작용했다. 실용화를 위해서는 구형 필라멘트 출력에 최적화된 소프트웨어 개발이 필요하며, 일반 사용자들이 쉽게 설정값을 조정할 수 있도록 전문 프로그램을 만드는 것이 향후 과제로 제시되었다.

 이번 대회는 국민대 팀에게 단순히 수상이 아닌 기계공학적 문제 해결의 의미를 되새기는 기회였다. 팀장은 “수상 자체가 목표였다면 즐겁게 작업하지 못했을 것”이라며, 앞으로의 연구와 진로에서도 흥미를 중심으로 주제를 선택하겠다는 의지를 밝혔다. 또한 3D 프린터와 동일한 G-Code 기반으로 동작하는 CNC 머신 제작에도 관심을 보이며, 내년에 여유가 된다면 자작 CNC 머신 프로젝트에 도전할 계획을 전했다.

 국민대 팀은 인터뷰를 통해 “공학도는 불편함을 발견하고 이를 해결하기 위해 노력해야 한다”고 강조하며, 설계에서는 제작 가능성, 조립 용이성, 수정 편의성을 충족하는 것이 핵심이라는 점을 강조했다. 이러한 설계 역량은 단순히 컴퓨터 상에서의 모델링에 그치지 않고, 실제 제작과 조립 과정을 경험하며 시행착오를 겪는 과정에서 길러진다고 덧붙였다. 특히 ‘기계공작법’ 수업에서 배운 제작 방식과 경제성 관련 지식이 대회 준비에 큰 도움이 되었다고 회고하며, 학생들에게 배운 내용을 실제로 적용해볼 기회를 적극적으로 활용하라고 조언했다.

 이번 대회를 통해 국민대 팀은 창의적이고 실용적인 설계 능력을 입증하며, 대한민국 기계공학의 미래를 이끌어갈 가능성을 보여주었다. 팀은 “모두가 재미있게 대회를 준비하며 원하는 결과를 얻길 바란다”며 후배들에게 따뜻한 격려의 말을 남겼다. 국민대 팀의 이번 성과는 기계공학도의 도전 정신과 창의적 문제 해결 능력을 빛내는 사례로 기록될 것이다.